引言：在地下工程建设中，矿建工程是其中的一个重要组成部分，为了提高工程施工质量和速度，很多工程会使用到冻结法。冻结法主要是通过人工制冷的方法将地下土壤中的水冻结起来，形成一个封闭的地下冻土空间。在井筒建设过程中，通过向井筒内浇筑混凝土，形成井壁。井壁具有很好的防水、防渗、防沙性能，能够有效地保障煤矿建设过程中的安全、质量和进度。目前，冻结法已成为地下工程建设过程中不可或缺的施工技术之一。
一、矿建工程冻结法施工管控概述

1.1 冻结法施工的基本原理

冻结法施工是在立井井筒内掘进之前，将地下洞室的混凝土衬砌和井壁钢模板等全部拆除，并在冻结壁形成后，用人工制冷的方法使洞室和井壁周围的岩土体冻结，形成一个完整的地下连续墙，作为永久性支护和保护井筒的安全。冻结法施工分为人工制冷和井壁加固两个部分。在人工制冷过程中，对地下水进行冻结，形成具有一定强度的人工水圈，以控制地下水不向井筒外渗漏；在井壁加固过程中，对洞室进行加固。由于地层中有大量孔隙存在，且在一定温度下产生冻胀作用，使围岩产生一定强度和刚度的变形。冻结法施工是在此基础上发展起来的。

1.2 冻结法施工的应用领域

在矿井建设中，冻结法施工广泛应用于各种水文地质条件下的地下工程，如建井井筒、采煤工作面、矿山开拓巷道等。冻结法施工的应用领域，大致包括以下几个方面：含水层系的建设工程，如矿井建设、矿井建井工程、地下水库的建设等；矿区与周围环境关系密切的地下工程，如采矿废矿开采场地、管道埋设场地等；在寒冷地区建造的地下工程，如大型贮木场、大型石油管道储油罐等；在岩溶发育地区建造的地下工程，如采空区加固、矿井排水等；在软土地层建造的地下工程，如隧道、地铁、公路隧道、水库大坝等。

1.3 冻结法施工的优缺点

冻结法施工优点：对周围环境的影响较小，对周围环境不会产生不利影响。冻结法施工时，采用人工制冷技术，不需要使用高压压缩机，因此，冻结设备的造价相对较低。冻结法施工时，可以在地下连续墙的外壁上凿井，省去了施工期间井壁的支护，从而简化了支护结构的设计和施工。冻结法施工时，通过人工制冷技术形成的冻结壁具有一定的强度和刚度，可以保证井筒的安全。冻结法施工时，采用人工制冷技术来保证地下连续墙内壁的温度不低于-20℃。缺点：冻结壁的强度不能保证井壁的安全，故对井壁强度要求高。冻结法施工费用较高，尤其是在修建多层隧道时，其施工费用更高。冻结法施工对建筑物、构筑物有一定影响，如建筑基础沉降和变形；影响地下水的排泄，因此在施工时应注意对周围环境的保护。
二、矿建工程冻结法施工管控的关键技术

2.1 冻结介质的选择与处理

在冻结法施工中，冻结介质的选择与处理是一项非常重要的环节。由于采用了先进的冻结技术，可以在地下冻土中进行温度场分布规律的研究。在冻结壁形成过程中，温度场分布规律研究已经比较成熟，然而对冻结体中的物理力学性质的研究还有待深入，因此需要进一步探讨和研究冻结壁的强度、稳定性等力学性能。

2.2 冻结参数的确定与控制

在冻结法施工中，冻结参数的选择与控制是一项非常重要的内容。主要包括冻结壁的厚度、温度、强度等，在实际工程中，需要通过工程实践对各种冻结参数进行系统研究，并对冻结过程进行严格控制。目前，国内外所采用的各种冻结参数有：冻结壁厚度、平均温度、冻结壁强度、冻结管压力等。此外，由于岩土工程的复杂性和不确定性，以及所处地质环境的差异性，在实际工程中难以确定整个冻结期内所采用的各种参数。因此在实际施工过程中，需要根据现场实际情况和工程特点，通过对各种参数进行分析比较和综合优化，最终确定适合工程需要的冻结参数。

2.3 冻结工艺的优化与改进

冻结工艺的优化是提高冻结质量、缩短冻结工期的重要手段。在实际工程中，为了避免冻结管穿孔而造成的突水事故，一般采

用如下措施：首先，在冻结壁形成过程中，要对保温层的厚度、保温层的密度、保温层与混凝土之间的黏结性能进行严格控制。其次，在冻结过程中要根据现场实际情况，选择适当的温度进行冻结。
三、矿建工程冻结法施工管控的技术流程

3.1 工程准备阶段

3.1.1 施工方案的制定

根据井筒施工的特点，结合设计提供的水文地质资料、地层条件、地质情况、井筒支护形式和设计要求等，组织有关专业技术人员共同进行方案论证，经专家论证后形成初步的施工方案。经业主批准后，由项目部负责组织技术人员对方案进行修改完善，并交由公司技术负责人审批后实施。对于冻结法施工方案，在实施前必须做好以下工作：成立项目部冻结法施工管理机构，负责冻结法施工的组织协调工作；由项目部负责编制项目工程技术组织措施和安全技术措施；编制施工进度计划及年度预算，报公司领导审批后实施；对施工作业人员进行安全教育。

3.1.2 工程设备的准备

井筒冻结施工设备：井筒冻结施工的主要设备有冻结管、冻结管接头、冻结套管、井壁模板、钻机等，以及与设备配套的附属设施。井筒装备的维修与保养是保证井筒冻结施工质量的关键。因此，应根据项目特点建立完善的维护保养制度，配备专业人员负责设备的维修与保养工作。施工电源包括供电系统和配电系统。供电系统包括电缆、变压器、开关设备和照明等；配电系统包括配电箱和配电装置。

3.2 施工实施阶段

3.2.1 冻结介质的注入

冻结孔的布置：冻结孔布置原则是在冻结井筒周围呈扇形分布，每个井筒冻结孔的数量不应少于4个，钻孔间距不应小于2.0m，钻孔深度不小于设计深度。在井筒内壁每15～20m布置一个水平冻结管（以满足施工需要为准），水平冻结管采用双层钢管，在钢管内放置一定数量的细砂或中砂。在井筒周围应设置温度监测点，在冻结壁形成后进行观测。
 每隔50～70m需注入1次盐水，每次注入盐水总量不应小于总注水量的1/4；盐水温度控制在-5℃~-8℃之间。盐水量不足时，需进行人工制冷，以增加盐水量至所需量。

3.2.2施工过程的管控

在冻结期间，应加强对冻结壁厚度、交圈时间、地层稳定性等的监测，必要时可进行人工制冷，以增加盐水流量至设计值；加强对周边环境和井筒影响范围内的建筑物进行监测，必要时可对周边建筑物采取保护措施。
四、结语

矿建工程冻结法施工管控研究与应用，基于笔者多年的现场工作经验和理论研究，提出了一套高效、实用的冻结法凿井施工管控技术。在实际工程中，通过对冻结法凿井施工全过程进行管控，有效地控制了井筒开挖过程中的地下水位变化、地面沉降、涌水等现象，保证了井筒在开挖过程中的安全、稳定和高效。

参考文献

[1] 周金根、蔡伟林，陈亚春等，矿建工程冻结法施工管控研究，工程建设技术与应用，2018年12期

[2] 吴金生，郑晓华等，冻结法施工关键技术研究及应用，中国矿业大学学报（自然科学版），2008年06期